(57)【要約】【課題】ワークの重心位置が回転支持体の回転軸と近くになるようにワークをクランプでき、消費電力を抑えることができるワーク支持回転装置を提供する。【解決手段】支持体と、支持体に回転自在に支持されてワークを保持する回転保持体と、回転保持体を回転させる電動機３５と、電動機３５を制御する制御盤４とを有するワーク支持回転装置であって、電動機３５の電流値を検出する電流計３６及び回転保持体の回転角度を検出するエンコーダ１７を有し、制御盤４に、ワークの重心の偏心角度を検出する偏心角検出手段４２を具備させ、偏心角検出手段４２に、電流計３６及びエンコーダ１７からの検出信号を入力すると共に最大電流値における回転角度を検索する角度検索部４７と、検索された回転角度をワーク回転時の最大負荷発生角度から減算して偏心角度を求める減算部４８とを具備させたものである。【選択図】図１
2010284664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、この支持体にローラ部材を介して回転自在に支持されてワークを保持する回転保持体と、この回転保持体を回転させる電動機と、この電動機を制御して回転保持体の姿勢を制御する制御装置とを有するワーク支持回転装置であって、
上記電動機の電流値を検出する電流計および上記回転保持体の回転角度を検出する角度検出器を有し、
上記制御装置に、ワークに保持された回転保持体を回転させることにより、当該ワークの重心が存在する半径を特定してワーク保持時の基準角度に対する当該半径の回転角度である偏心角度を検出する偏心角検出手段を具備させ、
上記偏心角検出手段に、電流計からの電流値および角度検出器にて検出された回転角度を入力するとともに最大電流値における回転角度を検索する角度検索部と、この角度検索部にて検索された回転角度を、ワークを回転させたときの最大負荷発生角度から減算して偏心角度を求める減算部とを具備させたことを特徴とするワーク支持回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク支持回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、比較的大きい柱状などの構造物を溶接して組み立てる場合、その仮組された構造部材を、例えば前後一対の支持台にて保持するとともに、これら支持台を任意の姿勢に回転させるようにした支持回転装置（反転装置ともいう）が用いられている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−９１３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、支持回転装置の電力消費を減らすためにも、できる限りワークの重心が支持回転装置の回転軸近くになるようにワークをクランプすることが好ましいが、従来の支持回転装置では、ワークのクランプ位置については作業者の勘に頼っており、必ずしもワークの重心と支持回転装置の回転軸とが近くなるようにクランプできるものではなかった。
【０００５】
したがって、ワークの重心位置が支持回転装置の回転軸から大きく外れてクランプした場合は、ワークの回転に大きな駆動トルクが必要であり、大きな電力を消費することになる。
【０００６】
特に、高層建築物や大型の鋼構造物などでは、多数の同一形状のワークを構成部材とすることが多く、事前に当該ワークの重心位置を把握できれば支持回転装置によるワークの回転のための消費電力を大幅に抑えることができるのにもかかわらず、クランプ位置を作業者の勘に頼っていたために、当該消費電力を十分に抑えられていないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、ワークの重心位置が当該回転軸と近くになるようにワークをクランプでき、電力の消費を抑えることができるワーク支持回転装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係るワーク支持回転装置は、支持体と、この支持体にローラ部材を介して回転自在に支持されてワークを保持する回転保持体と、この回転保持体を回転させる電動機と、この電動機を制御して回転保持体の姿勢を制御する制御装置とを有するワーク支持回転装置であって、
上記電動機の電流値を検出する電流計および上記回転保持体の回転角度を検出する角度検出器を有し、
上記制御装置に、ワークに保持された回転保持体を回転させることにより、当該ワークの重心が存在する半径を特定してワーク保持時の基準角度に対する当該半径の回転角度である偏心角度を検出する偏心角検出手段を具備させ、
上記偏心角検出手段に、電流計からの電流値および角度検出器にて検出された回転角度を入力するとともに最大電流値における回転角度を検索する角度検索部と、この角度検索部にて検索された回転角度を、ワークを回転させたときの最大負荷発生角度から減算して偏心角度を求める減算部とを具備させたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
上記ワーク支持回転装置の構成によると、ワークの重心位置が回転保持体の回転軸と近くになるようにワークをクランプでき、電力の消費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るワーク支持回転装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同ワーク支持回転装置においてワークをクランプする動作を説明するフローチャートである。
【図３】同ワーク支持回転装置の全体を示す斜視図である。
【図４】同ワーク支持回転装置における支持回転装置本体の正面図である。
【図５】同ワーク支持回転装置における支持回転装置本体のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１１】
以下に、本発明の実施例１に係るワーク支持回転装置を図１〜図５に基づき説明する。
まず、ワーク支持回転装置の構成を図３に基づき簡単に説明する。
ワーク支持回転装置１は、支持回転装置本体３により被作業物であるワーク２を略水平にて保持するとともに、制御盤４による操作でワーク２を鉛直面内で任意の角度（円周方向における角度）に傾動させて、例えば溶接によりワーク２の組立てを行う際に用いるものである。実際には、この支持回転装置本体３を少なくとも２台具備して、例えば仮溶接された長尺のワーク２に対して本溶接を行うために用いられるものである。勿論、溶接以外の作業にも適用し得るものである。
【００１２】
ところで、このワーク２は、通常は鋼材などの重量物であるため、ワーク２の重心位置と支持回転装置本体３の回転軸が一致するようにワーク２を保持することが、回転動力すなわち消費電力を少なくする上で好ましい。
【００１３】
そこで、本発明の要旨は、回転動力を少なくするために、ワーク２の重心位置を検出し、この重心位置をできるだけ回転軸に近づけることにより、回転動力の軽減化を図り得るようにしたものである。したがって、ワーク２の重心が存在している半径（以下、重心存在半径ともいう）の位置を特定する必要があり、以下の説明では、ワーク２の保持時の基準角度として、時計の１２時位置（鉛直上方位置で、以下、０度位置という）を採用する。なお、この０度位置から重心存在半径までの回転角度を偏心角度と称する。
【００１４】
図１および図３〜図５に示すように、ワーク支持回転装置１は、ワーク２を支持して回転させる支持回転装置本体３と、支持回転装置本体３を操作する制御盤４（制御装置の一例である）とからなる。この支持回転装置本体３は、中央部に側面視が半円形状の切欠部を有するとともにこの切欠部に沿って配置されて回転保持体２１（後述する）を回転自在に支持する複数個のローラ部材１２が設けられた支持体１１と、この支持体１１の各ローラ部材１２に案内されて円周方向で回転自在に設けられるとともに回転軸方向で貫通されて正面視が矩形状の案内空間部１３が形成された回転保持体２１と、当該矩形状の案内空間部１３を形成する回転保持体２１の下部に設けられてスペーサ１４により高さの調整が可能な支持板材１５と、上記案内空間部１３に挿通されたワーク２を周囲から押し付けて保持するとともに上記回転保持体２１の左右側部および上部に取り付けられたクランプ装置１６と、上記支持体１１側に設けられて上記回転保持体２１を回転させる回転駆動装置３１とから構成されており、この回転保持体２１の回転角度はエンコーダ１７（角度検出器の一例である）により検出される。
【００１５】
上記回転保持体２１は、案内空間部１３の上部に対応する円弧部分が分割されて、下側の保持本体部２２と上部である円弧状の保持分割部２３とから構成されるとともに、保持分割部２３はヒンジ２４を介して保持本体部２２側に取り付けられて、油圧シリンダー（図示せず）などにより開閉し得るようにされている（図４の仮想線にて、保持分割部２３が開いた状態を示す）。また、上記回転駆動装置３１は、回転保持体２１の外周面全体に亘って設けられたリングギヤ３２と、支持体１１の下部に支持軸体３３を介して支持されるとともに上記リングギヤ３２に噛合するピニオン３４と、上記支持軸体３３を回転させる電動機３５とから構成されており、この電動機３５の電流値は電流計３６により検出される。したがって、電動機３５を駆動させると、ピニオン３４およびリングギヤ３２を介して回転保持体２１は円周方向に回転されて、この回転角度が当該ピニオン３４の軸へ結合したエンコーダ１７で検出されるとともに、電動機３５の電流値が電流計３６により検出されることになる。
【００１６】
以下、この支持回転装置本体３に接続された制御盤４について説明する。
この制御盤４は、図１に示すように、ワーク２の溶接時など支持回転装置の通常使用時に回転保持体２１の操作を行う通常操作手段４１と、ワーク２の偏心角度を求める偏心角検出手段４２とが具備されている。なお、通常操作手段４１は、例えば回転保持体２１を所定角度だけ回転させるための操作ボタンおよびその駆動回路から構成されている。
【００１７】
上記偏心角検出手段４２には、上記電動機３５の電流値を記憶させる時の回転保持体２１の単位角度Δθを設定する設定器（図示せず）を具備するとともに偏心角度の検出操作を行うための偏心角検出操作部４３と、偏心角度の演算および表示を行う演算表示部４４とが具備されている。
【００１８】
また、上記演算表示部４４には、上記電流計３６およびエンコーダ１７からのそれぞれの検出信号を取得して記憶する取得部４５と、この取得部４５で取得された回転保持体２１の回転角度が３６０度以上である場合（言い換えれば、ワーク２が１回転した場合）に当該回転保持体２１の回転を停止させる判断部４６と、この判断部４６でワーク２が１回転したと判断された場合に上記取得部４５で記憶された回転角度およびそのときの電流値を読み込み電流値が最大となる回転角度を検索する角度検索部４７と、この角度検索部４７で求められた回転角度を、ワーク２を回転させたときの最大負荷発生角度（ワーク２の重心位置が水平面から上方に移動する２７０度である）から減算して偏心角度を求める減算部４８と、この偏心角度およびそのときの最大電流値を表示する表示部４９とが具備されている。なお、上記取得部４５には、回転保持体２１の回転角度が設定器にて設定された設定角度（単位角度ともいう）Δθの倍数となるときに検出電流値を取得する機能が具備されているとともに、これら検出電流値および回転角度を記憶する記憶機能（例えば、メモリが設けられている）が具備されている。
【００１９】
上記構成において、ワーク２の重心位置が回転軸付近となるようにワーク２をクランプする動作について説明する。
まず、制御盤４で、電流値を記憶させる時の回転保持体２１の単位角度Δθ（例えば、１〜５度の範囲内の角度）を設定器により設定する。
【００２０】
次に、ワーク２を案内空間部１３に挿通させて支持板材１５上に載置させ、クランプ装置１６によりワーク２をクランプする。勿論、このとき、ワーク２の形状から推測してワーク２の重心が回転軸近くに位置するように、ワーク２の載置位置や支持板材１５の高さを調整する。
【００２１】
そして、制御盤４の偏心角検出操作部４３により回転保持体２１を回転させる。この回転に伴って、支持回転装置本体３のエンコーダ１７により回転保持体２１の回転角度が検出されるとともに電動機３５の電流値が電流計３６により検出される。
【００２２】
このとき、取得部４５では、回転保持体２１の回転角度が単位角度Δθの倍数となる度に、これらの検出信号を取得するとともに、当該回転角度およびその電流値が記憶される。
【００２３】
一方、判断部４６では、取得部４５で取得された回転保持体２１の回転角度が３６０度以上であるかを判断し、３６０度以上であれば回転保持体２１の回転を停止させる。回転保持体２１を停止させた後、取得部４５で記憶された各回転角度およびこれらに対応する各電流値から電流値が最大となる回転角度が角度検索部４７で検索され、そして減算部４８にて、検索された回転角度が２７０度から減算されて偏心角度が求められる。そして、この偏心角度および最大電流値が表示部４９に送られて表示される。
【００２４】
なお、上述した偏心角度の一連の動作をフローチャートで表すと、図２のようになる。ここで、図で用いられている記号について説明すると、θeはエンコーダ１７にて検出された回転保持体２１の回転角度、θnは電流値を記憶機能に記憶させる時の回転角度、ｎは電流値および検出された回転角度を記憶機能に記憶させるステップ数、Iｋは回転角度がθnの場合の電流値を表す。
【００２５】
このように、ワーク２の偏心角度、すなわち０度位置からの回転角度が表示部４９にて表示されるため、重心存在半径の方向を知ることができる。したがって、作業者は当該方向と反対方向にワーク２を移動させることで、ワーク２の重心位置を回転軸へ近づけることができる。例えば、ワーク２の上下方向での位置は、スペーサ１４の脱着、上部のクランプ装置１６などで調整することができ、また左右方向の位置は、左右側部のクランプ装置１６で調整することができる。
【００２６】
調整後、通常操作手段４１により、ワーク２を所定角度回転させて所定の作業、例えば溶接作業を行えばよい。
この後、同一形状のワーク２に対して所定の作業を行う場合には、当然ながら、偏心角度の検出操作を行うことなく、上記の手順により調整された位置で、ワーク２をクランプすればよい。
【００２７】
このように、ワーク２の重心が回転軸付近となるようなクランプ位置、すなわち回転保持体２１を回転させるための回転動力が小さくなるクランプ位置を、作業者の勘のみに頼ることなく正確に知ることができるため、ワーク支持回転装置１での消費電力の低減化を図ることができる。
【００２８】
ところで、上記説明においては、ワーク２を１回転だけさせて偏心角度を検出するとともにこの偏心角度に応じてワーク２の保持位置を調整するように説明したが、その調整が十分でない場合には、さらにワーク２を回転させて、同様の調整を行えばよい。
【００２９】
なお、エンコーダ１７の結合先は、上記説明のようにピニオン３４の軸に限定されるものではなく、ローラ部材１２など他の部材へ結合してもよい。また、エンコーダ１７は角度検出手段の一例であるため、他の角度検出手段を用いてもよい。
【００３０】
一方、上記説明においては、電動機３５の電流値については、その最大値を表示するようにしたが、さらに、１回転させた場合の平均電流値を表示させるようにしてもよい。最大電流値と平均電流値を比較することにより、ワーク２の偏心度合いを知ることができるため、この偏心度合いに応じて、ワーク２を移動させることにより、適切なクランプ位置をより迅速に知ることができる。
【００３１】
ところで、上記実施例においては、回転保持体２１は、ワーク２を貫通させて保持するための案内空間部１３が形成されたものとして説明したが、この形状に限定されるものではなく、回転保持体２１の側部でワーク２を保持できる構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１      ワーク支持回転装置
２      ワーク
３      支持回転装置本体
４      制御盤
１１      支持体
１２      ローラ部材
１３      案内空間部
１４      スペーサ
１５      支持板材
１７      エンコーダ
２１      回転保持体
２４      ヒンジ
３１      回転駆動装置
３３      支持軸体
３５      電動機
３６      電流計
【図１】
2010284664.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010284664.tif 000007